一种适用于干冰清洗的液态二氧化碳增压系统的制作方法

1.本实用新型涉及干冰清洗技术领域，具体是一种适用于干冰清洗的液态二氧化碳增压系统。


背景技术：

2.现有技术中，工业领域的物体表面清洗均采用人工借助工具进行物理清洗、使用特殊清洁剂（化学溶剂等）进行化学清洗、电化学清洗。而这些表面清洗的方案存在效率低下、表面清洗效果不佳、质量不稳定，大量使用化学品对环境保护和现场操作带来巨大压力、溶剂和化学品使用后需要后续再处理等问题。
3.近年来，从国外开始流行一种新型液体二氧化碳干冰清洗的技术解决方案引进国内，就是将液体二氧化碳15barg通常增压到60barg，然后输送到特定设计的喷头，利用二氧化碳特殊的物理性质，液体二氧化碳离开喷头的瞬间物理状态从液体变成了固体，俗称干冰，极细小的干冰固体颗粒冲击到需要处理的物体表面。干冰清洗的独特之处在于干冰颗粒在冲击瞬间气化。干冰颗粒在千分之几秒内体积膨胀近800倍，这样就在冲击点造成"微型爆炸"。由于co2瞬间挥发掉了，干冰清洗过程没有产生任何二次废物，留下需要收集清理的只是清除下来的污垢。
4.但是，液体二氧化碳从液体状态的15barg压力增压到60barg增压过程首先需要解决以下技术难点：
5.首先二氧化碳是一种非常特殊的物质，液体二氧化碳在液体储槽中通常是在压力15
‑
20 barg，温度在
‑
15
°
c。那么首先要解决液体二氧化碳通过管道输送到下游不存在压力的管道中而不产生凝固，一旦液体二氧化碳凝固成固体干冰，那么干冰就会堵塞下游管道，上游的液体二氧化碳无法输送到下游管道和相应的增压设备系统中，干冰清洗无法实现功能。
6.其次，干冰清洗通常要求在喷头出口前液体二氧化碳压力达到60barg为适宜，只要系统开始工作的那刻起，管道中的液体二氧化碳需要长期保持高压，那么对整个管道系统中如何确保管道和系统的安全需要给予充分考虑；另外，而当干冰清洗短时间需要停止工作时，管道中依然充满了高压的液体二氧化碳，这时候由于管道无法实现100%的绝热效果，那么环境的温度会传递给低温的液体二氧化碳，当液体二氧化碳受热升温后，它可以从液体的状态转化成气态，液体二氧化碳气化后体积比大致在1:500，也就是说相同体积的液体二氧化碳完全转换成气体状态，体积膨胀约500倍，这就需要我们在考虑液体二氧化碳在管道内本身高压安全因素以外，还需要考虑二体二氧化碳气化后体积大大膨胀而对系统造成的安全隐患给予高度的重视。


技术实现要素：

7.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种适用于干冰清洗的液态二氧化碳增压系统，克服了现有技术的不足，通过气体二氧化碳入口管路引入一路与液体二氧化碳相
同压力的气体二氧化碳对系统首先增压，确认系统管路内气体压力高于能使液体二氧化碳直接凝固成干冰固体的压力点；以防止液体二氧化碳由于压差流入系统管路时候就能保持液体状态而形成干冰固体堵塞系统管道的问题。
8.为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：
9.一种适用于干冰清洗的液态二氧化碳增压系统，包括箱体，所述箱体内腔的一侧分别设置有气体二氧化碳入口管路、液体二氧化碳入口管路和压缩空气入口管路，所述压缩空气入口管路上固定安装有压缩空气处理单元，所述压缩空气入口管路分别通过压缩空气分支管路与第一增压泵、第二增压泵的驱动气体入口管路相连接；
10.所述气体二氧化碳入口管路和液体二氧化碳入口管路上分别安装有第一入口安全阀和第二入口安全阀，所述气体二氧化碳入口管路和液体二氧化碳入口管路均固定连接在二氧化碳总管路的一端，所述二氧化碳总管路的另一端分别与第一增压泵和第二增压泵的进口端相连接，所述第一增压泵和第二增压泵的出口端均与液体二氧化碳出口管路相连接，所述液体二氧化碳出口管路和气体出口管路均设置在箱体内腔的另一侧。
11.优选地，所述第一增压泵和第二增压泵的两端均分别安装有第一球阀和第二球阀。
12.优选地，所述二氧化碳总管路上和液体二氧化碳出口管路上均固定安装有压力变送器，所述压力变送器的信号输出端与控制系统相连通。
13.优选地，所述二氧化碳总管路上固定安装有y型过滤器。
14.优选地，所述气体二氧化碳入口管路、液体二氧化碳入口管路和二氧化碳总管路上均安装有第一弹簧式安全阀；所述第一增压泵和第二增压泵两端的管路上均安装有第二弹簧式安全阀。
15.优选地，所述箱体外表面固定安装有压缩空气压力显示面屏、液体二氧化碳入口和出口压力显示面屏、电源指示灯和故障指示灯，所述压缩空气压力显示面屏、液体二氧化碳入口和出口压力显示面屏、电源指示灯和故障指示灯的信号输出端均与控制系统相连接。
16.本实用新型提供了一种适用于干冰清洗的液态二氧化碳增压系统。具备以下有益效果：通过气体二氧化碳入口管路1引入一路与液体二氧化碳相同压力的气体二氧化碳对系统首先增压，确认系统管路内气体压力高于能使液体二氧化碳直接凝固成干冰固体的压力点；以防止液体二氧化碳由于压差流入系统管路时候就能保持液体状态而形成干冰固体堵塞系统管道的问题。通过采用双泵形式，一备一用，当其中一台无论任何原因产生故障或停机时，均可快速切换增压泵，以实现在最短时间内恢复正常生产。通过设置弹簧式安全阀，当任何外界环境热量导入使二氧化碳温度升高而部分气化，管道压力持续升高到一定设定值时候，弹簧式安全阀会自动起跳进行放空，以确保系统人员生产的安全。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
18.图1 本实用新型的系统原理图；
19.图2 本实用新型中箱体外部的结构示意图；
20.图3 本实用新型中箱体内腔的结构示意图一；
21.图4 本实用新型中箱体内腔的结构示意图二；
22.图中标号说明：
23.1、气体二氧化碳入口管路；2、液体二氧化碳入口管路；3、压缩空气入口管路；4、压缩空气处理单元；5、压缩空气分支管路；6、第一增压泵；7、第二增压泵；8、气体出口管路；9、第一入口安全阀；10、第二入口安全阀；11、二氧化碳总管路；12、液体二氧化碳出口管路；13、第一球阀；14、第二球阀；15、箱体；16、压力变送器；17、y型过滤器；18、第一弹簧式安全阀；19、第二弹簧式安全阀；20、压缩空气压力显示面屏；21、液体二氧化碳入口和出口压力显示面屏；22、电源指示灯；23、故障指示灯。
具体实施方式
24.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。
25.如图1
‑
4所示，一种适用于干冰清洗的液态二氧化碳增压系统，包括箱体15，箱体15内腔的一侧分别设置有气体二氧化碳入口管路1、液体二氧化碳入口管路2和压缩空气入口管路3，压缩空气入口管路3上固定安装有压缩空气处理单元4，压缩空气入口管路3分别通过压缩空气分支管路5与第一增压泵6、第二增压泵7和气体出口管路相连接；
26.气体二氧化碳入口管路1和液体二氧化碳入口管路2上分别安装有第一入口安全阀9和第二入口安全阀10，气体二氧化碳入口管路1和液体二氧化碳入口管路2均固定连接二氧化碳总管路11的一端，二氧化碳总管路11的另一端分别与第一增压泵6和第二增压泵7的进口端相连接，第一增压泵6和第二增压泵7的出口端与液体二氧化碳出口管路12相连接，液体二氧化碳出口管路12和气体出口管路8均设置在箱体15内腔的另一侧。
27.工作流程：
28.在增压前，考虑到液体二氧化碳的特殊性是防止液体二氧化碳在输送时，系统管道压力低于凝固压力而直接凝固成固体干冰的问题，首先打开第一入口安全阀9，通过气体二氧化碳入口管路1引入一路与液体二氧化碳相同压力的气体二氧化碳对系统首先增压，确认系统管路内气体压力高于能使液体二氧化碳直接凝固成干冰固体的压力点；在完成系统管道的升压过程之后，关闭第一入口安全阀9，再打开第二入口安全阀10，利用第一增压泵6或第二增压泵7对上游15barg液体二氧化碳进行增压，增压泵利用压缩空气入口管路3输入的压缩空气驱动活塞往复运动对液体二氧化碳进行增压，通过调节压缩空气的压力使得：
29.压缩空气压力=（液体co2目标压力
‑
液体co2初始压力）/增压泵压缩比
30.这时候活塞往复运动自行对液体二氧化碳进行增压，到达目标压力后，活塞保持压力平衡后系统自动停止工作。
31.在本实施例中，第一增压泵6和第二增压泵7的两端均分别安装有第一球阀13和第二球阀14。通过采用第一增压泵6和第二增压泵7形成一备一用的配置，当第一增压泵6工作的时候，打开第一增压泵6两端的第一球阀13和第二球阀14，关闭第二增压泵7两端的第一球阀13和第二球阀14，使二氧化碳总管路11中的液体二氧化碳通过第一增压泵6进行增压操作，而当第一增压泵6需要维修或保养时，关闭第一增压泵6两端的第一球阀13和第二球
阀14，打开第二增压泵7两端的第一球阀13和第二球阀14，使第二增压泵7进行增压工作。并且任何一组第一球阀13和第二球阀14之间的管路上均安装有第二弹簧式安全阀19。从而当管道内液体二氧化碳受热部分气化升压的时候可以自动打开进行安全排放，确保系统安全。通过采用双泵形式，一备一用，当其中一台无论任何原因产生故障或停机时，均可快速切换增压泵，以实现在最短时间内恢复正常生产。
32.在本实施例中，二氧化碳总管路11上和液体二氧化碳出口管路12上均固定安装有压力变送器16，压力变送器16的信号输出端与控制系统相连通。当系统管道内是常压时候系统开机时，先打开第一入口安全阀9，将气体二氧化碳入口管路1引入一路与液体二氧化碳相同压力的气体二氧化碳到二氧化碳总管路11中，通过压力变送器16可以读出二氧化碳总管路11内的压力，当确认气体压力大于二氧化碳三相共存压力5.2barg时候，可以关闭第一入口安全阀9，再打开第二入口安全阀10，此时液体二氧化碳由于压差流入系统管路时候就能保持液体状态而不会形成干冰固体堵塞系统管道而造成故障。
33.在本实施例中，由于系统不是在一个完全绝热的状态，同时考虑到系统由于各种原因需要短时间停机，这时候系统管道内的二氧化碳就会温度升高而使系统管道中的部分液体二氧化碳气化，气化后体积膨胀导致连续不停压力升高，这就会对于系统安全造成很大的安全隐患，因此通过在气体二氧化碳入口管路1、液体二氧化碳入口管路2和二氧化碳总管路11上均安装有第一弹簧式安全阀18；当压力达到第一级安全压力设定值时，由第一弹簧式安全阀18打开进行系统管道内的压力释放。从而当任何外界环境热量导入使二氧化碳温度升高而部分气化，管道压力持续升高到一定设定值时候，第一弹簧式安全阀18会自动起跳进行放空，以确保系统人员生产的安全。
34.在本实施例中，二氧化碳总管路11上固定安装有y型过滤器17。从而实现对液体二氧化碳的过滤工作,防止颗粒杂质在增压泵中与缸体摩擦而损坏增压泵缸体以及活塞的密封。
35.在本实施例中，箱体15外表面固定安装有压缩空气压力显示面屏20、液体二氧化碳入口和出口压力显示面屏21、电源指示灯22和故障指示灯23，压缩空气压力显示面屏20、液体二氧化碳入口和出口压力显示面屏21、电源指示灯22和故障指示灯23的信号输出端均与控制系统相连接。通过压缩空气压力显示面屏20显示压缩空气处理单元4输出的压缩空气压力，通过液体二氧化碳入口和出口压力显示面屏21分别显示二氧化碳总管路11上和液体二氧化碳出口管路12上的液体二氧化碳压力，当整个系统内压力出现故障时，控制系统会控制故障指示灯23开启以警示工作人员。
36.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。